第2节 基因表达与性状的关系
【学习目标】 1.结合实例，阐述基因控制性状的两种方式，掌握基因、蛋白质与性状之间的关系。
2．通过与细胞核遗传比较，了解细胞质遗传及其特点。
3．依据结构决定功能观理解细胞分化的实质和表观遗传现象。
夯基提能·分层突破
学习主题一 基因表达产物与性状的关系
任务驱动
任务一 牵牛花的颜色主要由花青素决定，如图为花青素的合成与颜色变化的过程示意图。请回答下列问题：
1．牵牛花的颜色是由 个基因控制的。
2．牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明生物体的性状也受 的影响。
3．牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因①②③？如果有，也能全部表达吗？
4．图中反映了基因是如何控制生物体性状的？
任务二 镰状细胞贫血的出现是由于控制血红蛋白合成的基因中一个碱基对发生变化，导致血红蛋白的结构发生变化，血细胞呈镰刀状，容易破裂，使人患溶血性贫血。据图分析回答下列问题：
1．基因中碱基的变化如何改变蛋白质的结构？
2．上述实例说明，基因如何控制生物体的性状？
师说解惑
1.皱粒豌豆的形成机制
2．镰状细胞贫血症患病机理
3．基因控制性状的方式
直接途径 间接途径
方 式 基因通过控制“蛋白质的结构”直接控制生物性状 基因通过控制“酶”的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状
图 解
4.基因、蛋白质、环境和性状之间的关系
过程评价单
1．如图为人体内基因对性状的控制过程，下列相关叙述不正确的是( )
A.图中进行①②过程的场所分别是细胞核、核糖体
B.镰状细胞贫血的直接致病原因是血红蛋白分子结构的改变
C.人体衰老引起白发的原因是图中的酪氨酸酶活性下降
D.该图反映了基因都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
2．[2024·辽宁铁岭高一期中]如图为基因对性状的控制过程示意图。下列叙述正确的是( )
A.图中过程b是转录和翻译
B.最终形成的蛋白质结构和功能不同的根本原因是M1与M2中碱基序列不同
C.图中基因1和基因2都是通过控制蛋白质的结构直接控制人性状的
D.若基因2不能表达，人体会因缺乏酪氨酸酶导致酪氨酸不能形成黑色素，而患白化病
3．如图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是( )
A.基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B.图中过程①需要RNA聚合酶的催化，过程②不需要tRNA的协助
C.过程④⑤的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
学习主题二 基因的选择性表达与表观遗传
任务驱动
任务一 科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛B细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如表所示。回答有关问题：
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 ＋＋＋ ＋ － －
红细胞 ＋＋＋ － ＋ －
胰岛B细胞 ＋＋＋ － － ＋
说明：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。
1．这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？
2．三种细胞中的DNA都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这说明了什么？
任务二 阅读教材资料1“柳穿鱼花的形态结构”，简要回答相关问题：
1．资料1中，柳穿鱼是一种园林花卉。教材所示的两株柳穿鱼，除了花的 不同，其他方面基本相同。
2．资料1中植株A和植株B的花的形态不同是基因不同导致的，还是基因的表达不同导致的？
3．导致植株B中Lcyc基因不表达的原因是什么？
4．分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
5．Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？判断的理由是什么？
任务三 阅读教材资料2“小鼠毛色的遗传”，简要回答相关问题：
1．资料2中，某种小鼠实验中子一代的基因型均为Avya，却表现为介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型，原因是
。
2．柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因发生甲基化修饰如图。
从图中看出，两种基因的 没有改变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。
师说解惑
1.细胞分化的标志、表达的基因、“变”与“不变”
2．分化细胞表达的基因：所有管家基因和部分奢侈基因。
(1)管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的。
(2)奢侈基因是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。
3．“四看法”判断细胞分化
4．表观遗传类型的比较
类型 图示 影响基因表达的原理及过程
DNA甲基化 DNA甲基化，转录就会被阻止，去甲基化后基因就开启转录 转录过程
组蛋白甲基化 组蛋白甲基化会促进组蛋白与DNA结合，使染色体螺旋化程度提高，从而抑制基因表达；组蛋白去甲基化时，染色体螺旋化程度降低，有利于基因的表达 转录过程
组蛋白乙酰化 组蛋白乙酰化会促进基因的表达；去乙酰化则会抑制基因的表达 转录过程
5.表观遗传的原因和特点
6.易错提醒 理解表观遗传注意三个问题
(1)表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
(2)表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。
(3)表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。
7．环境和表观遗传会影响生物性状
(1)性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境)相互作用的结果，并且环境可能会通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
(2)从分子水平分析，细胞分化是基因选择性表达的结果。在细胞原有DNA序列不变的情况下，某些基因的甲基化和去甲基化调控基因的表达、构成染色体的组蛋白发生甲基化或乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
过程评价单
1．下列关于细胞分化的叙述，正确的是( )
A．细胞分化只发生在胚胎期
B．不同的细胞中，mRNA完全不同
C．细胞分化过程中，细胞内的DNA会发生改变
D．细胞分化是基因选择性表达的结果
2．[2024·湖南邵阳高一月考]下列哪项不属于表观遗传的特点( )
A．对表型的影响可遗传给后代
B．DNA分子碱基可能连接多个甲基基团
C．甲基化导致DNA碱基序列发生改变
D．可由组蛋白的某些修饰导致
3．[2024·山西朔州高一期末]黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响DNA复制。有关分析错误的是( )
A．小鼠体色的不同是生物体普遍存在的一种表观遗传现象
B．碱基甲基化不影响碱基互补配对过程
C．A基因甲基化修饰不可以遗传给子代
D．甲基化影响了A基因的表达，进而对表型产生影响
4．[2024·辽宁大连高一联考]关于基因的表达与性状关系的叙述中，错误的是( )
A．基因与性状之间不是一一对应的关系
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
C．基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型可发生可遗传的变化
D．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
强化落实·学业达标
网络建构
主干落实
1.基因控制生物体性状的两条途径是①基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；②基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2．基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，表现为一个性状可以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。
高效课堂·实践运用
1．细胞分化过程中，一般不会出现的是( )
A．DNA上的基因发生改变
B．mRNA种类发生改变
C．蛋白质的种类发生改变
D．细胞的功能发生改变
2．[2024·辽宁锦州高二月考]关于基因、性状及中心法则的叙述，正确的是( )
A．受精卵中的RNA以自身为模板进行自我复制
B．囊性纤维化的发病原因说明基因可以通过控制酶的合成间接控制生物体的性状
C．基因通常是有遗传效应的DNA片段，但某些RNA中也含有基因
D．构成染色体的组蛋白乙酰化、RNA干扰等不会影响基因的表达
3．豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是( )
A．图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
B．当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升
C．皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美
D．图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
4．在蜜蜂蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来，以蜂王浆为食的幼虫将发育成蜂王，而以花粉、花蜜为食的幼虫将发育成工蜂，幼虫发育成蜂王的机理如图所示。下列叙述不正确的是( )
A．DNA甲基化水平是发育成蜂王的关键要素
B．花粉可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化
C．DNA甲基化水平没有使Dnmt3基因的碱基序列发生改变
D．该实例中的由食物引起的表型改变是可以遗传给后代的
5．春化是植物必须经过一段时间低温才能开花的现象。研究发现，FLC基因是抑制拟南芥开花的基因，低温条件下，H3酶被激活，进而解除FLC基因对开花的抑制作用。温度升高后，FLC基因在一段时间内仍被抑制。下列说法不合理的是( )
A．H3酶在低温条件下活性较高
B．该过程不涉及FLC基因序列的改变
C．FLC基因在春化后表达量提高
D．H3酶无法合成的个体在自然界中可能无法传代
疑难解答·全程培优
问题探讨
1．提示：这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。
2．提示：可能是由环境因素引起的。
思考·讨论
1．提示：3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此，这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
2．提示：基因在细胞中选择性表达。
思考·讨论
1．提示：柳穿鱼花的形态改变是因为lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达水平的特殊的碱基序列被甲基化。发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，进而影响性状。
2．提示：F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。
3．提示：资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状关系的复杂性。
批判性训练
提示：应客观全面地评价基因决定生物体的性状这一观点。性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境)相互作用的结果，并且环境能够通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
思维训练
提示：果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度的影响。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)× 提示：在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
(2)√ 提示：细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
2．C
二、拓展应用
1．提示：有道理，基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，或通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2．提示：(1)可能受到环境的影响导致某种性状无法表达出来；可能是某种基因型致死，无法被统计出来；可能这些植物并不像豌豆那样严格自花传粉(合理即可)。
(2)应客观地看待实验的可重复性。
3．提示：资料显示，哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然X染色体数量不同，但X染色体上的基因所表达的蛋白质的量是平衡的，这个过程称为剂量补偿。雌猫比雄猫多出1条X染色体，由于剂量补偿效应，在胚胎初期，细胞中的1条X染色体就会随机发生固缩失活，形成巴氏小体，而且发生染色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也保留相同的染色体失活状态。对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会呈现黑黄相间的毛色(开放性问题，答案合理即可)。
第2节 基因表达与性状的关系
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务一
1．多
2．环境
3．提示：牵牛花的叶肉细胞中含有基因①②③。但由于细胞的分化，基因选择性表达，故这3个基因不一定都能表达。
4．提示：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
任务二
1．提示：基因中碱基对发生改变，导致转录形成的mRNA中密码子改变，进而导致翻译的蛋白质的结构发生改变。
2．提示：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
【过程评价单】
1．解析：①表示转录过程，发生在细胞核中，②表示翻译过程，发生在核糖体上，A正确；镰状细胞贫血的直接致病原因是血红蛋白分子结构的改变，B正确；黑色素是由酪氨酸酶催化合成的，所以人体衰老引起白发是由酪氨酸酶的活性降低，合成的黑色素含量减少所致，C正确；该图反映了基因控制性状的途径，左边表示基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；右边表示基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，D错误。
答案：D
2．解析：图中的M1与M2均为mRNA，图中的过程b是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，因此在生物学上均称为翻译，A错误。基因控制蛋白质的合成，最终形成的蛋白质结构和功能不同的根本原因是基因1和基因2中碱基序列不同，B错误。图中基因1是通过控制血红蛋白的结构直接控制人的性状的；若基因2不能表达，则人体就不能合成酪氨酸酶，其是通过酶来间接控制性状的，C错误。若基因2不能表达，人体缺乏酪氨酸酶，酪氨酸就不能形成黑色素，导致人患白化病，D正确。
答案：D
3．解析：人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，基因1和基因2可出现在同一细胞中，A错误；图中过程①为转录，需要RNA聚合酶的催化，过程②为翻译，需要tRNA的协助，B错误。
答案：D
学习主题二
【任务驱动】
任务一
1．提示：这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞，基因组成相同。但由于基因的选择性表达，三种细胞合成的蛋白质种类不完全相同。
2．提示：说明在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。
任务二
1．形态结构
2．提示：植株A与植株B的花形态不同是基因的表达不同导致的。
3．提示：植株B的Lcyc基因被高度甲基化。
4．提示：F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1中，F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因被高度甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B相似。
5．提示：能；因为F2中一部分植株的花与亲本植株B相似，说明Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传。
任务三
1．Avy基因前端甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深
2．碱基序列
【过程评价单】
1．解析：细胞分化发生在整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度，A错误；分化过程中，由于基因的选择性表达，不同细胞中mRNA不完全相同，B错误；细胞分化过程中，遗传物质不发生改变，C错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，D正确。
答案：D
2．解析：表观遗传对表型的影响，可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，A不符合题意；一段碱基序列中可能存在多个可发生DNA甲基化修饰的位点，所以DNA分子碱基可能连接多个甲基基团，B不符合题意；甲基化不会导致DNA碱基序列发生改变，但会影响相关基因表达，进而对表型产生影响，C符合题意；除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达，D不符合题意。
答案：C
3．解析：小鼠体色的不同是由于出现不同程度的甲基化，是生物体普遍存在的一种表观遗传现象，A正确；碱基甲基化不影响DNA复制过程，而DNA复制过程有碱基互补配对现象，所以碱基甲基化不影响碱基互补配对过程，B正确；A基因甲基化属于表观遗传，可以遗传给子代，C错误；不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，不同程度的甲基化导致不同个体出现了不同体色，说明甲基化影响了A基因的表达，进而对表型产生了影响，D正确。
答案：C
4．解析：基因与性状之间并不是一一对应的关系，如一对相对性状可由2对等位基因共同调控，A正确；基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如豌豆圆粒和皱粒，白化病等，B正确；表观遗传是指基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传的变化，如同卵双胞胎之间细微的差异，C正确；生物体的性状不完全由基因决定，环境对性状也有着重要影响，D错误。
答案：D
高效课堂·实践运用
1．解析：细胞分化的本质是基因的选择性表达，该过程中DNA上的基因不会发生改变；细胞分化后，细胞中蛋白质和mRNA的种类会发生改变；细胞分化后，细胞的形态、结构和生理功能会发生稳定性差异。
答案：A
2．解析：正常情况下，真核细胞中的RNA不能进行自我复制，A错误；人类编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基对，导致CFTR蛋白缺少一个氨基酸，进而使蛋白质结构改变，使人患囊性纤维化，这说明基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状，B错误；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，但对于某些病毒，如HIV和流感病毒，其遗传物质是RNA，所以基因还可能是具有遗传效应的RNA片段，C正确；构成染色体的组蛋白乙酰化、RNA干扰等会影响基因的表达，D错误。
答案：C
3．解析：当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，其活性大大降低，从而使淀粉的含量下降，B错误。
答案：B
4．解析：据图可知，蜂王浆可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化，B错误。
答案：B
5．解析：由题意可知，低温条件下，H3酶被激活，说明H3酶在低温条件下活性较高，A正确；由题意“低温条件下，H3酶被激活，进而解除FLC基因对开花的抑制作用，温度升高后，FLC基因在一段时间内仍被抑制”可知，该过程没有涉及FLC基因序列的改变，B正确；由题意可知，FLC基因是抑制拟南芥开花的基因，而春化是植物必须经过一段时间低温才能开花的现象，所以FLC基因在春化后表达被抑制，C错误；由题意可知，被激活的H3酶可以解除FLC基因对开花的抑制作用，不能合成H3酶的植物不能正常开花，所以H3酶无法合成的个体在自然界中可能无法传代，D正确。
答案：C
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基因表达与性状的关系
知识梳理·填准记牢
一、基因表达产物与性状的关系
1．基因对生物性状的间接控制
(1)实质：基因通过控制________来控制________，进而控制生物体的性状。
酶的合成
代谢过程
(2)举例：
酪氨酸酶
失水
2．基因对生物性状的直接控制
(1)实质：基因通过控制____________直接控制生物体的性状。
(2)举例：
蛋白质的结构
基因
苯丙氨酸
蛋白质
生物性状
二、基因的选择性表达与细胞分化
1．基因表达的调控直接影响性状
(1)表达时期：如柳穿鱼体内的Lcyc基因在________时表达。
(2)表达细胞：如柳穿鱼的Lcyc基因在花的细胞中表达。
(3)表达水平的高低：如Avy基因的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的________越明显。
开花
抑制
2．表达的基因分类
(1)所有细胞中都表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞____________所必需的。
(2)某类细胞中特异性表达的基因：即____________________。
3．细胞分化的实质：__________________。
4．基因选择性表达的原因：与基因表达的________有关。
基本生命活动
基因的选择性表达
基因的选择性表达
调控
三、表观遗传
碱基序列
基因表达
表型
甲基化
组蛋白
甲基化修饰
遗传
四、基因与性状间的对应关系
(1)
(2)生物体的性状还受____________的影响。
(3)基因与基因、基因与基因表达产物、____________之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的________。
一个基因
一个基因
多个基因
环境条件
基因与环境
性状
知识应用·强化落实
1.连线
(1)基因对性状的控制实例
(2)表达基因的分类
2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)生物的大多数性状受核基因控制。( )
(2)一个基因只能控制一种性状。( )
(3)有些性状是由多个基因决定的。( )
√
×
√
(4)基因型相同的个体表型一定相同。( )
(5)表型相同的个体基因型不一定相同。( )
(6)基因与性状的关系是一一对应的线性关系。( )
×
√
×
解析：生物体的一种性状有时受多个基因的影响，有的基因可以影响多种性状。
(7)生物的性状是由基因和环境共同控制的。( )
(8)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中。( )
√
×
解析：表观遗传现象比较常见，普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命过程中。
(9)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变。( )
(10)吸烟会使人的体细胞内DNA的乙酰化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。( )
×
解析：表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
×
解析：吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。
学习主题一 基因表达产物与性状的关系
任务驱动
任务一 牵牛花的颜色主要由花青素决定，如图为花青素的合成与颜色变化的过程示意图。请回答下列问题：
1．牵牛花的颜色是由 个基因控制的。
2．牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明生物体的性状也受 。的影响。
3．牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因①②③？如果有，也能全部表达吗？
多
环境
提示：牵牛花的叶肉细胞中含有基因①②③。但由于细胞的分化，基因选择性表达，故这3个基因不一定都能表达。
4．图中反映了基因是如何控制生物体性状的？
提示：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
任务二 镰状细胞贫血的出现是由于控制血红蛋白合成的基因中一个碱基对发生变化，导致血红蛋白的结构发生变化，血细胞呈镰刀状，容易破裂，使人患溶血性贫血。据图分析回答下列问题：
1．基因中碱基的变化如何改变蛋白质的结构？
2．上述实例说明，基因如何控制生物体的性状？
提示：基因中碱基对发生改变，导致转录形成的mRNA中密码子改变，进而导致翻译的蛋白质的结构发生改变。
提示：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
师说解惑
1.皱粒豌豆的形成机制
2．镰状细胞贫血症患病机理
3．基因控制性状的方式
直接途径 间接途径
方式 基因通过控制“蛋白质的结构”直接控制生物性状 基因通过控制“酶”的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状
图解
4.基因、蛋白质、环境和性状之间的关系
过程评价单
1．如图为人体内基因对性状的控制过程，下列相关叙述不正确的是( )
A.图中进行①②过程的场所分别是细胞核、核糖体
B.镰状细胞贫血的直接致病原因是血红蛋白分子结构的改变
C.人体衰老引起白发的原因是图中的酪氨酸酶活性下降
D.该图反映了基因都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
答案：D
解析：①表示转录过程，发生在细胞核中，②表示翻译过程，发生在核糖体上，A正确；镰状细胞贫血的直接致病原因是血红蛋白分子结构的改变，B正确；黑色素是由酪氨酸酶催化合成的，所以人体衰老引起白发是由酪氨酸酶的活性降低，合成的黑色素含量减少所致，C正确；该图反映了基因控制性状的途径，左边表示基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；右边表示基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，D错误。
2．[2024·辽宁铁岭高一期中]如图为基因对性状的控制过程示意图。
下列叙述正确的是( )
A.图中过程b是转录和翻译
B.最终形成的蛋白质结构和功能不同的根本原因是M1与M2中碱基序列不同
C.图中基因1和基因2都是通过控制蛋白质的结构直接控制人性状的
D.若基因2不能表达，人体会因缺乏酪氨酸酶导致酪氨酸不能形成黑色素，而患白化病
答案：D
解析：图中的M1与M2均为mRNA，图中的过程b是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，因此在生物学上均称为翻译，A错误。基因控制蛋白质的合成，最终形成的蛋白质结构和功能不同的根本原因是基因1和基因2中碱基序列不同，B错误。图中基因1是通过控制血红蛋白的结构直接控制人的性状的；若基因2不能表达，则人体就不能合成酪氨酸酶，其是通过酶来间接控制性状的，C错误。若基因2不能表达，人体缺乏酪氨酸酶，酪氨酸就不能形成黑色素，导致人患白化病，D正确。
3．如图为人体内基因对性状的控制过程。
下列叙述正确的是( )
A.基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B.图中过程①需要RNA聚合酶的催化，过程②不需要tRNA的协助
C.过程④⑤的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
答案：D
解析：人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，基因1和基因2可出现在同一细胞中，A错误；图中过程①为转录，需要RNA聚合酶的催化，过程②为翻译，需要tRNA的协助，B错误。
学习主题二 基因的选择性表达与表观遗传
任务驱动
任务一 科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛B细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如表所示。回答有关问题：
说明：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 ＋＋＋ ＋ － －
红细胞 ＋＋＋ － ＋ －
胰岛B细胞 ＋＋＋ － － ＋
1．这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？
2．三种细胞中的DNA都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这说明了什么？
提示：这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞，基因组成相同。但由于基因的选择性表达，三种细胞合成的蛋白质种类不完全相同。
提示：说明在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。
任务二 阅读教材资料1“柳穿鱼花的形态结构”，简要回答相关问题：
1．资料1中，柳穿鱼是一种园林花卉。教材所示的两株柳穿鱼，除了花的 不同，其他方面基本相同。
2．资料1中植株A和植株B的花的形态不同是基因不同导致的，还是基因的表达不同导致的？
形态结构
提示：植株A与植株B的花形态不同是基因的表达不同导致的。
3．导致植株B中Lcyc基因不表达的原因是什么？
提示：植株B的Lcyc基因被高度甲基化。
4．分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
提示：F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1中，F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因被高度甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B相似。
5．Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？判断的理由是什么？
提示：能；因为F2中一部分植株的花与亲本植株B相似，说明Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传。
任务三 阅读教材资料2“小鼠毛色的遗传”，简要回答相关问题：
1．资料2中，某种小鼠实验中子一代的基因型均为Avya，却表现为介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型，原因是 。
答案：Avy基因前端甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深
2．柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因发生甲基化修饰如图。
从图中看出，两种基因的 没有改变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。
碱基序列
师说解惑
1.细胞分化的标志、表达的基因、“变”与“不变”
2．分化细胞表达的基因：所有管家基因和部分奢侈基因。
(1)管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的。
(2)奢侈基因是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。
3．“四看法”判断细胞分化
4．表观遗传类型的比较
类型 图示 影响基因表达的原理及过程
DNA甲基化 DNA甲基化，转录就会被阻止，去甲基化后基因就开启转录 转录过程
组蛋白甲基化 组蛋白甲基化会促进组蛋白与DNA结合，使染色体螺旋化程度提高，从而抑制基因表达；组蛋白去甲基化时，染色体螺旋化程度降低，有利于基因的表达 转录过程
组蛋白乙酰化 组蛋白乙酰化会促进基因的表达；去乙酰化则会抑制基因的表达 转录过程
5.表观遗传的原因和特点
6.易错提醒 理解表观遗传注意三个问题
(1)表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
(2)表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。
(3)表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。
7．环境和表观遗传会影响生物性状
(1)性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境)相互作用的结果，并且环境可能会通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
(2)从分子水平分析，细胞分化是基因选择性表达的结果。在细胞原有DNA序列不变的情况下，某些基因的甲基化和去甲基化调控基因的表达、构成染色体的组蛋白发生甲基化或乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
过程评价单
1．下列关于细胞分化的叙述，正确的是( )
A．细胞分化只发生在胚胎期
B．不同的细胞中，mRNA完全不同
C．细胞分化过程中，细胞内的DNA会发生改变
D．细胞分化是基因选择性表达的结果
答案：D
解析：细胞分化发生在整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度，A错误；分化过程中，由于基因的选择性表达，不同细胞中mRNA不完全相同，B错误；细胞分化过程中，遗传物质不发生改变，C错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，D正确。
2．[2024·湖南邵阳高一月考]下列哪项不属于表观遗传的特点( )
A．对表型的影响可遗传给后代
B．DNA分子碱基可能连接多个甲基基团
C．甲基化导致DNA碱基序列发生改变
D．可由组蛋白的某些修饰导致
答案：C
解析：表观遗传对表型的影响，可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，A不符合题意；一段碱基序列中可能存在多个可发生DNA甲基化修饰的位点，所以DNA分子碱基可能连接多个甲基基团，B不符合题意；甲基化不会导致DNA碱基序列发生改变，但会影响相关基因表达，进而对表型产生影响，C符合题意；除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达，D不符合题意。
3．[2024·山西朔州高一期末]黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响DNA复制。
有关分析错误的是( )
A．小鼠体色的不同是生物体普遍存在的一种表观遗传现象
B．碱基甲基化不影响碱基互补配对过程
C．A基因甲基化修饰不可以遗传给子代
D．甲基化影响了A基因的表达，进而对表型产生影响
答案：C
解析：小鼠体色的不同是由于出现不同程度的甲基化，是生物体普遍存在的一种表观遗传现象，A正确；碱基甲基化不影响DNA复制过程，而DNA复制过程有碱基互补配对现象，所以碱基甲基化不影响碱基互补配对过程，B正确；A基因甲基化属于表观遗传，可以遗传给子代，C错误；不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，不同程度的甲基化导致不同个体出现了不同体色，说明甲基化影响了A基因的表达，进而对表型产生了影响，D正确。
4．[2024·辽宁大连高一联考]关于基因的表达与性状关系的叙述中，错误的是( )
A．基因与性状之间不是一一对应的关系
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
C．基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型可发生可遗传的变化
D．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
答案：D
解析：基因与性状之间并不是一一对应的关系，如一对相对性状可由2对等位基因共同调控，A正确；基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如豌豆圆粒和皱粒，白化病等，B正确；表观遗传是指基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传的变化，如同卵双胞胎之间细微的差异，C正确；生物体的性状不完全由基因决定，环境对性状也有着重要影响，D错误。
网络建构
主干落实
1.基因控制生物体性状的两条途径是①基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；②基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2．基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，表现为一个性状可以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。
1．细胞分化过程中，一般不会出现的是( )
A．DNA上的基因发生改变
B．mRNA种类发生改变
C．蛋白质的种类发生改变
D．细胞的功能发生改变
答案：A
解析：细胞分化的本质是基因的选择性表达，该过程中DNA上的基因不会发生改变；细胞分化后，细胞中蛋白质和mRNA的种类会发生改变；细胞分化后，细胞的形态、结构和生理功能会发生稳定性差异。
2．[2024·辽宁锦州高二月考]关于基因、性状及中心法则的叙述，正确的是( )
A．受精卵中的RNA以自身为模板进行自我复制
B．囊性纤维化的发病原因说明基因可以通过控制酶的合成间接控制生物体的性状
C．基因通常是有遗传效应的DNA片段，但某些RNA中也含有基因
D．构成染色体的组蛋白乙酰化、RNA干扰等不会影响基因的表达
答案：C
解析：正常情况下，真核细胞中的RNA不能进行自我复制，A错误；人类编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基对，导致CFTR蛋白缺少一个氨基酸，进而使蛋白质结构改变，使人患囊性纤维化，这说明基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状，B错误；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，但对于某些病毒，如HIV和流感病毒，其遗传物质是RNA，所以基因还可能是具有遗传效应的RNA片段，C正确；构成染色体的组蛋白乙酰化、RNA干扰等会影响基因的表达，D错误。
3．豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图。
下列相关说法不正确的是( )
A．图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
B．当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升
C．皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美
D．图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
答案：B
解析：当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，其活性大大降低，从而使淀粉的含量下降，B错误。
4．在蜜蜂蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来，以蜂王浆为食的幼虫将发育成蜂王，而以花粉、花蜜为食的幼虫将发育成工蜂，幼虫发育成蜂王的机理如图所示。
下列叙述不正确的是( )
A．DNA甲基化水平是发育成蜂王的关键要素
B．花粉可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化
C．DNA甲基化水平没有使Dnmt3基因的碱基序列发生改变
D．该实例中的由食物引起的表型改变是可以遗传给后代的
答案：B
解析：据图可知，蜂王浆可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化，B错误。
5．春化是植物必须经过一段时间低温才能开花的现象。研究发现，FLC基因是抑制拟南芥开花的基因，低温条件下，H3酶被激活，进而解除FLC基因对开花的抑制作用。温度升高后，FLC基因在一段时间内仍被抑制。下列说法不合理的是( )
A．H3酶在低温条件下活性较高
B．该过程不涉及FLC基因序列的改变
C．FLC基因在春化后表达量提高
D．H3酶无法合成的个体在自然界中可能无法传代
答案：C
解析：由题意可知，低温条件下，H3酶被激活，说明H3酶在低温条件下活性较高，A正确；由题意“低温条件下，H3酶被激活，进而解除FLC基因对开花的抑制作用，温度升高后，FLC基因在一段时间内仍被抑制”可知，该过程没有涉及FLC基因序列的改变，B正确；由题意可知，FLC基因是抑制拟南芥开花的基因，而春化是植物必须经过一段时间低温才能开花的现象，所以FLC基因在春化后表达被抑制，C错误；由题意可知，被激活的H3酶可以解除FLC基因对开花的抑制作用，不能合成H3酶的植物不能正常开花，所以H3酶无法合成的个体在自然界中可能无法传代，D正确。
问题探讨
1．提示：这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。
2．提示：可能是由环境因素引起的。
思考·讨论
1．提示：3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此，这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
2．提示：基因在细胞中选择性表达。
思考·讨论
1．提示：柳穿鱼花的形态改变是因为lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达水平的特殊的碱基序列被甲基化。发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，进而影响性状。
2．提示：F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。
3．提示：资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状关系的复杂性。
批判性训练
提示：应客观全面地评价基因决定生物体的性状这一观点。性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境)相互作用的结果，并且环境能够通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
思维训练
提示：果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度的影响。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)× 提示：在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
(2)√ 提示：细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
2．C
二、拓展应用
1．提示：有道理，基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，或通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2．提示：(1)可能受到环境的影响导致某种性状无法表达出来；可能是某种基因型致死，无法被统计出来；可能这些植物并不像豌豆那样严格自花传粉(合理即可)。
(2)应客观地看待实验的可重复性。
3．提示：资料显示，哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然X染色体数量不同，但X染色体上的基因所表达的蛋白质的量是平衡的，这个过程称为剂量补偿。雌猫比雄猫多出1条X染色体，由于剂量补偿效应，在胚胎初期，细胞中的1条X染色体就会随机发生固缩失活，形成巴氏小体，而且发生染色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也保留相同的染色体失活状态。对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会呈现黑黄相间的毛色(开放性问题，答案合理即可)。
1．[2024·河北唐山开学考试]如图为人体内基因对性状的控制过程。
据图分析正确的是( )
A.基因1和基因2不能出现在人体内的同一个细胞中
B．图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助
C．老年人头发变白的原因是基因1结构异常，导致不能合成酪氨酸酶
D．黑色素的形成过程能看出基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物性状
答案：B
解析：人体所有的体细胞都是由同一个受精卵通过有丝分裂形成的，含有相同的基因，因此基因1和基因2能同时存在于人体所有的体细胞中，A错误；图中①过程表示转录过程，需RNA聚合酶的催化，②过程表示翻译过程，需tRNA运输氨基酸，B正确；老年人头发变白的原因是酪氨酸酶活性降低(但基因1结构没有发生改变)，黑色素的合成减少，C错误；黑色素的形成过程需要经过①②③过程，表明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，D错误。
2．[2024·辽宁阜新高一月考]现代科学对皱粒性状豌豆的形成给出了一个完整的回答：皱粒豌豆中的DNA插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，游离蔗糖的含量升高。根据以上信息，下列说法不正确的是( )
A．圆粒豌豆具有淀粉分支酶
B．基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状
C.淀粉分支酶具有分解淀粉的作用
D．淀粉是亲水性很强的大分子有机物
答案：C
解析：淀粉分支酶具有合成淀粉的作用，C错误；淀粉是亲水性很强的大分子有机物，圆粒豌豆中淀粉含量多，亲水性强而饱满，D正确。
3．同一个体的胰岛A细胞能分泌胰高血糖素，胰岛B细胞能分泌胰岛素。下列有关这两种细胞的叙述，正确的是( )
A．所含的DNA和mRNA相同，合成的蛋白质不完全相同
B．所含的DNA相同，合成的mRNA和蛋白质不完全相同
C．所含的DNA、mRNA和蛋白质完全相同
D．所含的DNA、mRNA和蛋白质均不完全相同
答案：B
解析：同一个体的胰岛A细胞和胰岛B细胞都含有该个体的全套遗传物质(DNA)，在细胞分化过程中，由于基因的选择性表达，两种细胞所含的mRNA不完全相同，指导合成的蛋白质也不完全相同，B正确。
4．同一个体中，在所有细胞中都表达的一类基因，称为管家基因，只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因。下列相关叙述错误的是( )
A．管家基因指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的
B．奢侈基因表达的产物赋予细胞特定的形态、结构和功能
C．所有细胞中都含有管家基因，但只有部分细胞含有奢侈基因
D．奢侈基因能表达说明细胞已发生了分化
答案：C
解析：管家基因在所有细胞中都表达，其指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的，A正确；奢侈基因只在某类细胞中特异性表达，其表达产物赋予细胞特定的形态、结构和功能，B正确；所有细胞中都含有管家基因和奢侈基因，奢侈基因只在特定细胞中表达，C错误。
5．[2024·江苏连云港高一月考]关于表观遗传现象，下列说法正确的是( )
A．表观遗传修饰无法遗传给下一代
B．表观遗传修饰主要有DNA甲基化和组蛋白修饰两种形式
C．幼虫取食蜂王浆改变了基因碱基排列顺序发育为蜂王
D．吸烟喝酒不会引起表观遗传修饰的变化
答案：B
解析：表观遗传导致的性状改变可以遗传给下一代，使后代出现同样的表型，A错误；除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达，也属于表观遗传，B正确；幼虫取食蜂王浆发育为蜂王属于表观遗传现象，不改变基因碱基序列，可能影响了该基因的甲基化水平，从而影响该基因的表达，C错误；吸烟喝酒会使人体细胞甲基化水平升高，会引起表观遗传修饰的变化，D错误。
6．[2023·福建泉州高二月考]组蛋白乙酰化可使染色质的DNA与组蛋白结合程度下降，结构变松散。异常Ht蛋白的积累会抑制组蛋白的乙酰化，从而引起细胞凋亡。下列相关叙述错误的是( )
A.组蛋白乙酰化不会改变DNA的核苷酸序列
B．组蛋白乙酰化有利于RNA聚合酶与启动子的结合
C．异常Ht蛋白可促进染色质的DNA与组蛋白紧密结合
D．细胞凋亡是由异常Ht蛋白决定的自动结束生命的过程
答案：D
解析：组蛋白乙酰化属于表观遗传，不会改变DNA的核苷酸序列，A正确；组蛋白乙酰化可使染色质的DNA与组蛋白结合程度下降，结构变松散，因此，组蛋白乙酰化有利于RNA聚合酶与启动子的结合，有利于转录过程，B正确；异常Ht蛋白的积累会抑制组蛋白的乙酰化，可促进染色质的DNA与组蛋白紧密结合，抑制转录过程，C正确；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，不是由Ht蛋白决定的，D错误。
7．[2024·河北石家庄高一期末]DNA甲基化、构成染色体的组蛋白甲基化和乙酰化等修饰都会影响基因的表达。某动物的毛色有黑色和黄色，分别由基因A、a控制。基因A在精子中不会发生甲基化，而在卵细胞中会发生甲基化，使基因A不能正常表达。下列有关叙述错误的是( )
A．甲基化修饰不会改变DNA中的碱基排列顺序
B．该动物卵细胞中发生的甲基化现象不会遗传给子代
C．相同环境下，基因型为Aa的个体的表型不一定相同
D．基因型为AA和aa的个体正反交的子代表型不同
答案：B
解析：甲基化的实质是影响基因的表达，不会改变DNA分子中的碱基排列顺序，A正确；该动物卵细胞中发生的甲基化现象属于表观遗传，会遗传给子代，B错误；基因A在精子中不会发生甲基化，而在卵细胞中会发生甲基化，说明来自精子的A和来自卵细胞的a结合成的Aa表现为黑色，而来自精子的a和来自卵细胞的A结合成的Aa表现为黄色，故相同环境下，基因型为Aa个体的表型不一定相同，C正确；如果AA(母本)和aa(父本)杂交是正交，后代为Aa，由于A在卵细胞内表现为甲基化，表现为黄色，则AA(父本)和aa(母本)杂交为反交，后代Aa的个体表现为黑色，因此正反交的子代表型不同，D正确。
8．根据表中基因1和基因2的表达产物判断，下列相关叙述正确的是( )
A.人体体细胞中，RNA1和RNA2不可能同时存在
B．人体体细胞中，RNA1和RNA2一定同时存在
C．基因1通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状
D．基因1和基因2表达过程所需的能量只能由线粒体提供
基因 转录产物 翻译产物
基因1 RNA1 血红蛋白
基因2 RNA2 呼吸酶
答案：C
解析：一般来说，一个个体内的细胞中核基因都相同，但基因进行选择性表达，血红蛋白基因只能在红细胞中表达，呼吸酶存在于所有细胞中，可以在任何细胞中表达，所以，人体体细胞中，RNA1和RNA2可能同时存在。基因1和基因2表达过程所需的能量可以来自线粒体和细胞质基质。
9．(12分)图甲表示某细胞中发生的DNA复制及基因表达的过程，图乙为基因与性状的关系示意图。据图回答下列问题：
(1)图甲中催化以脱氧核苷酸为原料的生理过程的酶是________，DNA分子在复制过程中所需的解旋酶是图中的______，参与DNA指导的RNA合成的酶是________(均填“酶a”“酶b”或“酶c”)。
(2)在真核细胞的细胞核中，图乙中①过程所示的生物学过程为________，该过程合成的RNA通过________进入细胞质基质中。
(3)白化病是由于编码酪氨酸酶的基因异常所致，这体现了基因可以____________________________________________________________，
进而控制生物性状，这是基因对生物性状的______(填“直接”或“间接”)控制。
酶a
酶c
酶b
转录
核孔
通过控制酶的合成来控制代谢过程
间接
10．[2024·湖南岳阳高一联考]一种名为粗糙脉孢菌的真菌细胞中精氨酸的合成途径如图所示，其中精氨酸是细胞生活的必需物质，而鸟氨酸等中间代谢产物都不是必需物质。
下列有关叙述错误的是( )
A．图中的4个基因和该染色体的其他基因在染色体上呈线性排列
B．基因1突变导致酶1缺陷的粗糙脉孢菌可在添加鸟氨酸的培养基上生长
C．若基因4发生突变，则粗糙脉孢菌不能在含有精氨酸的培养基上生长
D．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
答案：C
解析：对于细胞生物而言，基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列，A正确；基因1突变会缺少酶1，导致无法合成鸟氨酸，因此可以在培养基上添加鸟氨酸促进生长，B正确；若基因4发生突变，则粗糙脉孢菌不能合成精氨酸，而精氨酸是细胞生活的必需物质，因此可以在含有精氨酸的培养基上生长，C错误；据图可知，图中的性状与酶的合成有关，说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，D正确。
11．我国科学家经研究发现，过量表达的OsDREB1C基因可以让水稻的产量增加至少41.3%。OsDREB1C基因的表达在水稻中被光照和低氮状态诱导，其表达产物是一种转录激活剂，可以增强与光合作用、氮利用和开花密切相关的五个基因的表达。下列叙述错误的是( )
A．受光照和低氮状态的调控，相关基因会选择性表达
B．OsDREB1C基因的表达产物作用于mRNA，从而激活转录
C．OsDREB1C基因的表达产物的作用具有一定的特异性
D．该研究表明，一个基因可以影响生物体的多个性状
答案：B
解析：基因的选择性表达会受到外界环境条件的影响，OsDREB1C基因的表达受光照和低氮状态诱导，是基因选择性表达的条件，A正确；OsDREB1C基因的表达产物是一种转录激活剂，而mRNA是转录产物，所以OsDREB1C基因表达产物并不作用于mRNA上，B错误；OsDREB1C基因的表达产物可以增强与光合作用、氮利用和开花密切相关的五个基因的表达，而不是增强或者影响所有基因的表达，故具有一定的特异性，C正确；由题干信息推知，OsDREB1C基因可以影响光合作用、氮利用、开花，D正确。
12．哺乳动物细胞染色体上有标明该染色体源自父母中哪一方的来源标记，DNA甲基化是标记的主要方式，被标记区域称为印记控制区(ICR)。亲代印记在原始生殖细胞形成和成熟的过程中被擦除，新的印记在配子的发育过程中重建。研究发现小鼠7号染色体在Igf2基因和H19基因之间有一印记控制区，在胚胎发育过程中，来自母本7号染色体上的ICR与CTCF结合，阻止增强子(E)和Igf2基因的启动子结合，但不能阻止E和H19基因的启动子结合，从而使得Igf2基因不表达，H19基因顺利表达。
来自父本7号染色体的上述2个基因的表达与之相反(如图所示)。
下列说法中错误的是( )
A．雄性个体和雌性个体的ICR区域的碱基排列顺序相同
B．Igf2基因只能在雄性中表达，H19基因只能在雌性中表达
C．男性个体中不一定会出现祖母的亲代印记
D．由两个精子融合形成的“单亲”胚胎可能会由于基因的异常表达导致胚胎发育异常
答案：B
解析：生物的表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。题中雄性个体ICR区域甲基化、雌性个体的ICR区域没有甲基化属于表观遗传，其碱基排列顺序相同，A正确；来源于雄性的Igf2基因和来源于雌性的H19基因可以在子代表达，而不是Igf2基因只能在雄性中表达，H19基因只能在雌性中表达，B错误；亲代印记在原始生殖细胞形成和成熟的过程中被擦除，新的印记在配子发育过程中重建，因此男性个体中不会出现祖母的亲代印记，C正确；如果两个基因均来自父本，ICR区域甲基化，使H19基因表达量太低，Igf2基因过量表达，导致胚胎发育异常所以不能正常发育，D正确。
13．DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(Dnmts)的催化下，将甲基基团转移到胞嘧啶上的一种修饰方式。DNA的甲基化可导致基因表达的沉默，基因组总体甲基化水平低会导致一些在正常情况下受抑制的基因如原癌基因被激活，从而使细胞癌变。据此分析，下列说法正确的是( )
A．细胞癌变可能与原癌基因的高效表达有关
B.抑制Dnmts酶活性可能会降低细胞癌变的概率
C．DNA的甲基化会阻碍RNA聚合酶与基因上的密码子的结合
D．DNA的甲基化改变了原癌基因的脱氧核苷酸序列
答案：A
解析：据题意分析可知，DNA甲基化会导致基因表达的沉默，而基因组总体甲基化水平低会导致原来受抑制的基因如原癌基因被激活，故细胞癌变可能与原癌基因的高效表达有关，A正确；Dnmts酶会导致DNA甲基化，抑制Dnmts酶活性会导致甲基化水平降低，而基因组总体甲基化水平低可能会导致癌变，故抑制Dnmts酶活性可能提高细胞癌变的概率，B错误；DNA的甲基化可导致基因表达的沉默，阻碍RNA聚合酶与基因上的启动部位结合，密码子在mRNA上，C错误；DNA的甲基化会将甲基基团转移到胞嘧啶上，并没有改变原癌基因的脱氧核苷酸序列，D错误。
14．蜜蜂的幼虫取食蜂王浆发育成蜂王，取食花粉和花蜜则发育成工蜂。DNMT3蛋白是一种DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域甲基化(如图)。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，与取食蜂王浆有相同效果。
下列有关叙述正确的是( )
A．在DNA分子中胞嘧啶和5′ 甲基胞嘧啶均可与鸟嘌呤配对
B．DNA甲基化不同于基因突变，对表型产生的影响通常不会遗传给后代
C．蜂王浆可能会提高蜜蜂细胞中DNMT3基因的表达水平
D．DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶与起始密码子的结合
答案：A
解析：从题图分析可知，胞嘧啶和5′ 甲基胞嘧啶(添加了甲基的胞嘧啶)在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对，A正确；DNA甲基化为DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变遗传表现，对表型产生的影响通常会遗传给后代，B错误；敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同效果，说明蜂王浆可能会使蜂王细胞中DNMT3基因的表达水平下降，C错误；起始密码子在mRNA上，启动子在DNA上，DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶与启动子的结合，D错误。
15．(16分)[2024·山东聊城高一期末]胰岛素样生长因子2(IGF－2)是小鼠细胞中的Igf－2基因控制合成的单链多肽分子，对个体生长发育具有重要作用。图甲为Igf－2基因表达的有关示意图。当Igf－2突变为Igf－2m后会失去原有功能，产生矮小型小鼠。据资料显示，该对等位基因位于常染色体上，遗传时，有一种有趣的基因印迹现象，即子代中来自双亲的两个等位基因中只有一方能表达，另一方被印迹而不表达。图乙为研究基因印迹规律的两组杂交实验。回答下列问题。
(1)Igf－2基因与Igf－2m基因的本质区别是__________________________。
(2)图甲遗传信息的流动过程是________________________________
(用文字和箭头表示)。一个mRNA结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是__________________________________。
(3)根据图乙实验结果得出的结论是：总是被印迹而不表达的基因来自________(填“父”或“母”)方，而来自另一亲本的基因能表达。由此结论推测：将上述杂交实验子代中正常型的雌雄小鼠自由交配，产生的子代表型及比例为_____________________。
基因中碱基的排列顺序不同
少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质
母
正常型∶矮小型＝1∶1
(4)研究基因印迹发现，基因的碱基序列不变，但表达水平发生可遗传变化，这种现象称为________。DNA甲基化是基因印迹重要的方式之一，甲基化在体细胞中会保持终生，形成配子时甲基化模式会重新设定。DNA没有甲基化时基因正常表达，发生甲基化时基因表达受到抑制。据此解释图乙正反交实验结果不同的原因是什么？
表观遗传
答案：在雄鼠的精母细胞中Igf－2基因或Igf－2m基因未甲基化，基因正常表达；在雌鼠的卵母细胞中Igf－2基因或Igf－2m基因被甲基化不能表达
16．(16分)人体细胞中的P21基因控制合成的P21蛋白可通过调控细胞周期来抑制细胞的恶性增殖。科研人员发现，与P21基因启动子区某段DNA序列互补的RNA分子(saRNA)对P21基因的表达有影响，并对此进行了研究。
(1)P21基因的启动子区有________________酶的识别与结合位点，此酶可催化相邻两个核苷酸分子的________________之间形成化学键。
RNA聚合
核糖与磷酸
解析：启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，RNA聚合酶能催化相邻两个核苷酸分子的核糖和磷酸之间形成化学键。
(2)脂质体是磷脂分散于水中时形成的具有________层磷脂分子结构的球形囊泡，可与细胞膜融合，将物质送入细胞内部。研究人员将包裹了人工合成的saRNA的脂质体转入人胆囊癌细胞中，同时设置对照，对照组将包裹了________________________的脂质体转入同种细胞。一段时间后，检测P21基因的mRNA生成量及胆囊癌细胞的存活率，结果如图所示。
双
与saRNA序列不同的RNA分子
图示说明什么？
答案：saRNA可增强P21基因的表达且使癌细胞存活率降低
解析：由脂质体可与细胞膜融合可判断其应为具有双层磷脂分子的球形囊泡。saRNA是与P21基因启动子区某段DNA序列互补的RNA分子，它可能会增强P21基因的转录，从而影响P21基因的表达。实验设计需要遵循对照原则，实验组将包裹了人工合成的saRNA的脂质体转入人胆囊癌细胞中，则对照组应将包裹了与saRNA序列不同的RNA分子的脂质体转入同种细胞中，以排除无关变量对实验的影响，一段时间后，检测P21基因的mRNA生成量及胆囊癌细胞的存活率。根据实验结果可知，saRNA可增强P21基因的表达且使癌细胞存活率降低。
(3)研究发现，P21基因启动子区合成的RNA能募集一种蛋白至此区域抑制转录过程，当saRNA转入细胞，经处理并活化后，活化的saRNA能与上述RNA结合，使转录过程的抑制作用____________，从而影响P21基因的表达，由此为癌症的治疗提供了新的思路和方法。
减弱
解析：P21基因启动子区合成的RNA能募集一种蛋白至此区域抑制转录过程，而活化的saRNA能与这种RNA结合，从而使转录过程的抑制作用减弱，进而影响P21基因的表达。
